哈佛教授開發(fā)出革命性的主動(dòng)混合多材料3D打印頭

寂靜天花板

近日，來自哈佛的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)發(fā)明出了一種革命性的主動(dòng)混合多材料3D打印頭,，可以整合具有不同材質(zhì)和屬性——包括柔性和剛性材料以及導(dǎo)電和非導(dǎo)電油墨——到一個(gè)單一的3D打印對(duì)象中，這就為全3D打印的可穿戴設(shè)備,、軟機(jī)器人和電子產(chǎn)品帶來了新的可能性,。據(jù)了解，這種多材料打印頭是基于主動(dòng)混合技術(shù)的,，在打印頭的微型噴嘴內(nèi)部有一個(gè)葉輪,，一系列復(fù)雜的流體都是通過這個(gè)葉輪的旋轉(zhuǎn)結(jié)合在一起的,。
雖然我們已經(jīng)看到了PCB 3D打印機(jī)的出現(xiàn)，還有最新有一些嵌入了電子元件的3D打印服飾被媒體報(bào)道,。但是客觀地說,，之前的3D打印技術(shù)仍未解決多材料集成的問題。也就是說,，如何在不停止打印過程的條件下實(shí)現(xiàn)柔性材料,、剛性材料和電子電路的無縫和精確過渡。這是因?yàn)榇蠖鄶?shù)用來混合復(fù)雜流體的方法是被動(dòng)的：兩股流體在一個(gè)通道中匯合,，在這里它們進(jìn)行擴(kuò)散混合,。這種方法對(duì)于低粘度流體來說是足夠了，但對(duì)于一些高粘度液體,，如凝膠,，是無效的。

這項(xiàng)研究是由哈佛教授Jennifer A. Lewis領(lǐng)導(dǎo)的,，研究團(tuán)隊(duì)采用主動(dòng)混合和快速開關(guān)的噴嘴，可以實(shí)現(xiàn)濃粘彈性油墨的打印以及在3D打印過程中同時(shí)控制幾何形狀和組成成份,。使用這種方法,，所有流體并不是匯集在一個(gè)通道里，而是每個(gè)流體都有一個(gè)單獨(dú)的入口進(jìn)入混合室,，然后由葉輪以恒定的速度旋轉(zhuǎn),，使其在一種窄間隙中混合。 Lewis教授被認(rèn)為是全球3D打印領(lǐng)域的技術(shù)權(quán)威,，而且于2014年成立了多材料電子產(chǎn)品3D打印機(jī)公司Voxel8,，該公司一經(jīng)成立便相當(dāng)受追捧，很快就獲得了1000多萬美元的風(fēng)險(xiǎn)投資,，很顯然,，Lewis教授開發(fā)的這項(xiàng)技術(shù)與Voxel8公司的業(yè)務(wù)非常吻合。而她此次設(shè)計(jì)的主動(dòng)混合技術(shù)是與哈佛Wyss研究所的博士后研究員Thomas Ober以及Daniele Foresti一起進(jìn)行的,。

“被動(dòng)混合物并不能保證完全材料的完全混合,，特別是高粘度的油墨�,！監(jiān)ber說,，“我們開發(fā)了一個(gè)合理技術(shù)框架——并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了它，我們?cè)O(shè)計(jì)的主動(dòng)微流體混合器,，可以搭配多種材質(zhì),。”

   據(jù)了解,，這種主動(dòng)混合技術(shù)在3D打印過程中的應(yīng)用效果相當(dāng)是顯著,。研究團(tuán)隊(duì)證明,，有機(jī)硅彈性體可以無縫打印成由軟質(zhì)和硬區(qū)域組成梯度結(jié)構(gòu)（這意味著在3D打印的可穿戴設(shè)備中，柔性材料可以跟隨我們的身體和關(guān)節(jié)移動(dòng),，而剛性材料則用來容納電子元器件）,。而且，這種技術(shù)也可以用來打印反應(yīng)性材料,，以及可以按需混合導(dǎo)電和電阻性油墨,。

此前，在打印過程中隨時(shí)混合材料僅僅是一個(gè)想法而已,，但是現(xiàn)在,，Lewis教授的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)將其變成現(xiàn)實(shí)可行的技術(shù)。研究團(tuán)隊(duì)最近還設(shè)計(jì)了一個(gè)打印頭,，可以在一個(gè)單一的噴嘴內(nèi)實(shí)現(xiàn)多個(gè)墨水之間的切換,，這樣就無需對(duì)齊多個(gè)噴嘴，在打印過程中暫停油墨的流動(dòng),。

  “總之,，這種主動(dòng)混合和切換打印頭是多材料3D打印研究領(lǐng)域中的一個(gè) 重大進(jìn)步�,！盠ewis說,，“它可以實(shí)現(xiàn)在微觀水平上通過編程控制兩種材料的組成和結(jié)構(gòu)，這位通過設(shè)計(jì)創(chuàng)造材料開辟了新的途徑,�,！�

這項(xiàng)研究發(fā)表了在了美國國家科學(xué)院學(xué)報(bào)（PNAS）：http://www.pnas.org/content/current上。

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覺得老外在3D打印領(lǐng)域的細(xì)分研究很多啊

陽陽11

感覺3D打印的前景很不錯(cuò)，,，現(xiàn)在的領(lǐng)域劃分有很細(xì)�,。�